Linux 常用开发工具

Linux常用开发工具

主要内容 • gcc编译系统的概念和使用 • gdb程序调试工具的概念和使用 • 程序维护工具make 的概念和使用

6.1 gcc编译系统6.1.1 文件名后缀

6.1.2 C语言编译过程 1．预处理阶段预处理是常规编译之前预先进行的工作，故此得名。它读取C语言源文件，对其中以“#” 开头的指令（伪指令）和特殊符号进行处理。主要包括文件包含、宏定义和条件编译指令。

2．编译阶段 • 编译程序（Compiler）对预处理之后的输出文件进行词法分析和语法分析，试图找出所有不符合语法规则的部分 3．汇编过程 • 汇编过程是汇编程序（Assembler）把汇编语言代码翻译成目标机器代码的过程 4．连接阶段 • 连接程序（Linker）要解决外部符号访问地址问题 • 连接模式分为静态连接和动态连接

6.1.3 gcc命令行选项 • 在Linux系统中，C/C++程序编译命令是gcc，例如： $ gcc f1.c f2.c （针对C语言源程序）执行完成后，生成默认的可执行文件a.out。 1．预处理选项 C语言预处理程序通常称为cpp，它是宏处理程序，由C编译程序自动调用，在真正的编译过程之前对程序进行转换。 ●几个预处理常用选项： -C -D name -D name=definition -U name -I dir -o file-E

2．编译程序选项 gcc编译程序常用选项及其作用

3．优化程序选项 优化程序常用的选项及其作用

4．连接程序选项 连接程序常用的选项及其功能

Linux下库文件的命名有一个约定，所有的库名都以lib开头。形如：Linux下库文件的命名有一个约定，所有的库名都以lib开头。形如： libx.a 其中，x是指定的库名 • 以.a（归档，archive）结尾的库是静态库，以.so（共享目标，shared object）结尾的库是动态库 • 生成静态库的方法实际上可分为两步： ① 将各函数的源文件编译成目标文件 ② 使用ar工具将目标文件收集起来，放到一个归档文件中

6.2 gdb程序调试工具 • 程序中的错误可按性质分为三种：（1）编译错误，即语法错误。（2）运行错误。（3）逻辑错误。查找程序中的错误，诊断其准确位置，并予以改正，这就是程序调试。程序调试分为人工查错与机器调试。

6.2.1 启动gdb和查看内部命令 • 当程序执行过程中忽然中止，屏幕上显示××××-core dumped消息，然后显示提示符，其中，××××表示出错原因 • 为了发挥gdb的全部功能，需要在编译源程序时使用-g选项。如： $ gcc -g prog.c -o prog （针对C语言源程序prog.c） $ gcc -g program.cpp -o program （针对C++源程序program.cpp） • 启动gdb的方法有以下几种：（1）直接使用shell命令gdb （2）以一个可执行程序作为gdb的参数（3）同时以可执行程序和core文件作为gdb的参数（4）指定一个进程号PID作为gdb的第二个参数一旦启动gdb，就显示gdb提示符：（gdb）并等待用户输入相应的内部命令

6.2.2 显示源程序和数据 1．显示和搜索源程序（1）显示源文件 • 利用list命令可以显示源文件中指定的函数或代码行 list list - list [file:] num list start , endlist [file:]function （2）模式搜索 forward-search regexp search regexp reverse-search regexp

2．查看运行时数据 （1）print命令一般使用格式是：print [/fmt]exp • 当被调试的程序停止时，可以用print命令（简写为p）或同义命令inspect来查看当前程序中运行的数据。（2）gdb所支持的运算符 ① { type }adrexp表示一个数据类型为type、存放地址为adrexp的数据。 ② @ 是一个与数组有关的双目运算符，使用形式如： • print array@10print array[3]@5 ③ file :: var（或者 function :: var）表示文件file（或者函数function）中变量var的值

（3）输出格式 • 在print /fmtexp命令中，“/”之后的fmt是表示输出格式的字母，它由表示格式的字母和表示数据长度的字母组成。如： • 表示格式的字母：o x d u t f a i c s • 表示长度的字母: b w h g （4）whatis命令显示出变量的数据类型（5）x命令可以查看内存地址中数据的值。其使用格式是： x [/fmt]address （6）display命令可以预先设置一些要显示的表达式。其一般格式是： display [/fmt]exp • 要取消对先前设置的某些表达式的自动显示功能，可以使用以下命令： undisplay [disnum] delete display [disnum]

（7）显示函数调用栈信息 显示函数调用栈信息的命令

6.2.3 改变和显示目录或路径 • （1）directory命令一般格式是：directory [dir]或者 dir [dir] • （2）cd命令使用格式为： cd dir • （3）path命令使用格式是： path dirs • （4）pwd命令 • （5）show directories • （6）show paths

6.2.4 控制程序的执行 • 断点（breakpoint），观察点（watchpoint），捕捉点（catchpoint）它们统称为停止点 1．设置和显示断点（1）设置断点：用break命令（其缩写形式为b）设置断点： • break linenum break linenum if condition • break function break file:linenum • break file:function break *address break （2）显示断点 • info breakpoints [num] • info break [num]

2．设置和显示观察点 （1）设置观察点 watch expr rwatch expr awatch expr （2）显示观察点 • info breakpoints info watchpoints 3．设置捕捉点 • 命令catch的格式是： catch event • 另一个命令是tcatch event 4．维护停止点 • delete clear disable enable 5．运行程序 • run命令的格式：run [args]

6．程序的单步跟踪和连续执行 （1）单步跟踪 • 实行单步跟踪的命令是step和next，其格式是： step [N] next [N] （2）连续执行 continue，c或fg命令 7．函数调用 call exprreturn [expr]

6.2.5 其他常用命令 1．执行shell命令 • 其格式是： shell command-string 2．修改变量值 • (gdb) print x=10 • (gdb) set variable x=10 3．跳转执行 • jump linenum • jump *addr

6.2.6 应用示例 示例程序源代码

（1）使用带-g选项的gcc命令对该程序进行编译：（1）使用带-g选项的gcc命令对该程序进行编译： • $ gcc -g dbme.c -o dbme • 程序运行时出现错误——段错误（2）用程序名dbme作为参数启动gdb。（3）在gdb环境下运行该程序。

使用backtrace命令 • 使用list命令显示相关行的内容

利用print命令可以打印出任何合法表达式的值

（4）设置断点

另外设置一个断点，i值等于99。

6.3 程序维护工具make6.3.1 make的工作机制 • GNU的make的工作过程如下： ① 依次读入各makefile文件； ② 初始化文件中的变量； ③ 推导隐式规则，并分析所有规则； ④ 为所有的目标文件创建依赖关系链； ⑤ 根据依赖关系和时间数据，确定哪些目标文件要重新生成； ⑥ 执行相应的生成命令。

1．makefile文件 • make被调用后会依次查找名为GNUmakefile，makefile和Makefile的描述文件 • 一个示例 : prog: x.o y.o z.o assmb.o gcc x.o y.o z.o assmb.o -L/home/mqc/lib -lm -o prog x.o:x.c defs.h gcc -c x.c y.o: y.c defs.h gcc -c y.c z.o:z.c gcc -c z.c assmb.o:assmb.s as -o assmb.o assmb.s clean: rm prog *.o

Makefile规则有以下通用形式： 目标文件：[相依文件…] <tab>命令1[#注释] … <tab>命令n[#注释] • 在格式上应注意： • 依赖行从一行的开头开始书写 • 各命令行单独占一行，每个命令行的第一个字符必须是制表符<tab>，而不能使用8个空格 • #号后的内容为注释 • 在依赖行上，目标文件和相依文件之间要用一个或两个冒号分开

2．依赖关系图 • 使用make的一个核心问题是确定好各文件之间的依赖关系。一般来说，生成一个目标文件可能有多个不同的途径，根据这些途径能够指定不同的依赖关系。 • make是依据“关系图深度优先搜索”的算法来核查目标文件及相依文件的修改时间，深度相等时，可由左到右依次进行。 • 适当地引入中间结果，合理地构造依赖关系图，可以省去一部分编译工作量。但并非层次越多越好，要考虑目标文件的生成过程及其所起的作用。

6.3.2 使用变量 1．变量定义和引用 • make的变量（又称做宏定义）一般均由大写字母和数字组成。 • 定义变量的一般格式是： <变量名>=<字符串> 例如，下面都是合法的变量定义： OBJECT=x.o y.o z.o LIBES=-lm • 引用make变量的方式与引用shell变量类似，即：把变量用圆括号括起来，并在前面加上“$”符号。例如： $(OBJECT) $(LIBES)

2．自动变量 • 除了用户定义的变量外，make也可以使用环境变量、自动变量和预定义变量。 • make中定义了一些它们的值会因环境的不同而发生改变的变量，被称为自动变量。例如： • $@ 表示规则中的目标文件集合 • $? 所有比目标文件还新的那些相依文件的集合，以空格分开 • $< 规则中的第一个相依文件名 • $^ 规则中所有相依文件的集合，以空格分开 • $% 仅当目标文件是一个静态库成员时，表示规则中的目标成员名，而此时$@表示相应库文件的名称 • $* 如果目标文件的后缀是make所识别的，则$*就是去掉后缀的目标文件名，但该引用只有用在隐含规则中才有意义

3．预定义变量 • 归档库: AR ARFLAGS • 汇编命令： AS ASFLAGS • C编译命令： CC CPP CFLAGS CPPFLAGS • C++编译命令： CXX CXXFLAGS

6.3.3 隐式规则 • 在makefile文件中显式地指定了一些规则，称为显式规则。 • 隐式规则就是一种惯例，即预先约定好了，不需要在makefile文件中写出来的规则。 • 几个常用的隐式规则： ① 编译C语言程序的隐式规则 ② 编译C++程序的隐式规则 ③ 汇编和汇编预处理的隐式规则

6.3.4 make命令常用选项 • make命令有丰富的命令行选项。例如： -C dir把目录改到dir -d 输出所有的调试信息 -e 指明环境变量优先于makefile文件中的变量 -f file使用file文件作为makefile文件 -I 忽略在执行重新生成文件的命令的过程中出现的所有错误 -I dir或 –Idir指定一个包含makefile文件的搜索目录

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